一種雙面太陽電池的測試裝置及其測試方法與流程
2023-05-26 06:22:26
本發明涉及一種太陽電池的測試裝置，尤其涉及一種雙面太陽電池的測試裝置及其測試方法，屬於太陽電池性能測試技術領域。
背景技術：
相對於單面受光的傳統晶體矽太陽電池，雙面太陽電池利用正、背兩個受光面，可以獲得更高的光電流密度，很大程度地提高發電功率。根據安裝地面和環境，基於雙面太陽電池的光伏發電系統可以獲得10至30%的功率增益。
太陽電池的電學性能測試（如，電流–電壓測試）是評估太陽電池性能的重要途徑。量產中，通常需要對製造完成的每一片太陽電池進行測試，按轉換效率等關鍵參數分選檔位。對於單面太陽電池的電學性能測試，傳統的測試機使用上、下兩側探針排，分別接觸太陽電池的正、背面電極。在標準測試條件下，電池上方的太陽光模擬器發射出光照射到電池正面，同時電學測試儀器進行測試，獲得電流–電壓曲線並分析出主要性能參數。單面太陽電池背面一般被金屬層覆蓋，太陽光模擬器發射的標準光強的光只通過其正面被吸收，因此上述的測試方法可以準確地測試其電學性能。
雙面太陽電池雙面發電的特性和器件結構，對電學性能測試提出了新的要求和問題。雙面太陽電池正、背面的電學性能需要分別測試，即測試正面性能時須定義背面是非受光面（或測試背面性能時須定義正面是非受光面）。然而，太陽光模擬器發射出光經由測試機臺內部件的反射、散射，到達雙面太陽電池的背面而被吸收。另外，照射到正面的光（主要是長波長的光）會透射過太陽電池。透射出的光經由太陽電池背面一定空間中的環境和物體反射、散射，會再次回來太陽電池背面而被吸收。這兩部分吸收的光將產生額外的光電流，使得標準測試條件下的電學測試結果變得不準確。已有的有關雙面太陽電池測試方法，如在公告號為CN 102830364 B的中國發明專利文件中，公開了一種雙面發電太陽能電池的測量方法，其雖然通過使用整合下側探針的測試平臺或黑箱，形成非受光面黑暗環境，但無法兼容不同尺寸、不同電極圖形的太陽電池測試，適用範圍有限。因此，需要設計一種雙面太陽電池電學性能測試方法，使用於不同尺寸及電極圖形的雙面太陽電池的測試。
本發明提出雙面太陽電池電學性能測試方法，可以有效地排除反射、散射、透射光的影響，獲得準確的測試結果。靈活地使用遮光板和探針布置，可以兼容不同尺寸、不同電極圖形的雙面太陽電池。
技術實現要素：
本發明針對現有技術中，雙面太陽電池的測試方法存在的上述技術問題，提供一種雙面太陽電池的測試裝置及其測試方法，可以有效地排除反射、散射、透射光的影響，獲得準確的測試結果；同時，可以兼容不同尺寸、不同電極圖形的雙面太陽電池。
為此，本發明採用如下技術方案：
一種雙面太陽電池的測試裝置，包括：太陽光模擬器，成排設置的、用於在測試時分別接觸待測雙面太陽電池正面電極和背面電極的上探針和下探針，以及電學測試儀器，所述上探針和下探針分別通過連接導線與電學測試裝置電連接，其特徵在於：還包括一低反射率的遮光板，所述遮光板對于波長200至1500nm的光是不透光的，對于波長200至1500nm的光的反射率≤5%，測試時，所述遮光板設置於待測的雙面太陽電池的下方，與太陽電池的表面平行且間距≤3mm。
進一步地，所述遮光板的材質為塑料、紙、木、玻璃或金屬。
進一步地，所述遮光板尺寸大於待測的雙面太陽電池，且遮光板的各邊緣均超出待測雙面太陽電池的各邊緣。
進一步地，所述遮光板各邊緣超出待測雙面太陽電池的各邊緣1-5 mm mm。
進一步地，在遮光板上，分別對應於待測的雙面太陽電池的正面電極、背面電極和下探針處設置有通孔，測試時，所述下探針穿過該些通孔與待測的雙面太陽電池的正面電極或背面電極接觸。
一種使用所述測試裝置的雙面太陽電池電學性能測試方法，包括如下步驟：
S1：將待測雙面太陽電池正面向上，低反射率的遮光板平行放置於太陽電池下方，遮光板與太陽電池平行且間距≤3mm；
S2：使上探針與雙面太陽電池的正面電極接觸；
S3：使下探針通過低反射率的遮光板的通孔與雙面太陽電池的背面電極接觸；
S4：在標準測試條件下，測試雙面太陽電池的正面電學性能；
S5：翻轉雙面太陽電池使之背面向上，將低反射率的遮光板平行放置於太陽電池下方，遮光板與太陽電池平行且間距≤3mm；
S6：使上探針與雙面太陽電池的背面電極接觸；
S7：使下探針通過低反射率的遮光板的通孔與雙面太陽電池的正面電極接觸；
S8：在標準測試條件下，測試雙面太陽電池的背面電學性能。
進一步地，所述遮光板尺寸大於待測的雙面太陽電池，且遮光板的各邊緣均超出待測雙面太陽電池的各邊緣。
進一步地，所述遮光板各邊緣超出待測雙面太陽電池的各邊緣1-5 mm。
本發明通過使用低反射率的遮光板，緊貼待測的雙面太陽電池背面放置，有效地防止太陽光模擬器發射出的光經由測試機臺內部件和環境的發射、散射，到達雙面太陽電池的背面；同時防止透射出雙面太陽電池的光經由環境和物體反射、散射，再次回來太陽電池背面；通過排除測試過程中反射、散射、透射光的影響，可以獲得準確的測試結果。同時，根據雙面太陽電池的尺寸和電極布置，可以設計和加工不同規格的低反射率的遮光板，從而兼容不同尺寸、不同電極圖形的雙面太陽電池的測試，適用範圍廣。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖；
圖中，101為太陽光模擬器，102為上探針，103為下探針，104為遮光板，105為待測的雙面太陽電池，106為連接導線，107為電學測試儀器，108為通孔。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，本發明中與現有技術相同的部分將參考現有技術。
實施例1
如圖1所示，本發明的雙面太陽電池的測試裝置，包括：太陽光模擬器101，成排設置的、用於在測試時分別接觸待測雙面太陽電池105正面電極和背面電極的上探針102和下探針103，以及電學測試儀器107，上探針102和下探針103分別通過連接導線106與電學測試裝置107電連接，還包括一塊低反射率的遮光板104，該遮光板104對于波長200至1500nm的光是不透光的，對于波長200至1500nm的光的反射率≤5%，測試時，遮光板設置於待測的雙面太陽電池的下方，與太陽電池的背表面平行且間距≤3mm。
遮光板104的材質可以為塑料、紙、木、玻璃或金屬；原則上，只要反射率能達到上述要求的材料，都可以用來作為本發明的遮光板。
遮光板104尺寸大於待測的雙面太陽電池，且遮光板的各邊緣均超出待測雙面太陽電池的各邊緣。作為優選，遮光板各邊緣超出待測雙面太陽電池的各邊緣2 mm，在有限的尺寸內，具有最佳的遮光和防反射效果。
在遮光板上，分別對應於待測的雙面太陽電池的正面電極、背面電極和下探針處設置有通孔108，測試時，所述下探針103穿過該些通孔與待測的雙面太陽電池的正面電極或背面電極接觸。具體地，當測試太陽電池的正面電學性能時，下探針103穿過通孔108與太陽電池的背面電極接觸；當測試太陽電池的背面電學性能時，下探針103穿過通孔108與太陽電池的正面電極接觸。通孔108的設置對應於所述太陽電池的電極以及下探針的分布情況，使之可以達到上述測試要求。
實施例2
一種雙面太陽電池的測試方法，使用了實施例1所述的測試裝置，包括如下步驟：
S1：將待測雙面太陽電池正面向上，低反射率的遮光板平行放置於太陽電池下方，遮光板與太陽電池平行且間距≤3mm；
遮光板尺寸大於待測的雙面太陽電池，且遮光板的各邊緣均超出待測雙面太陽電池的各邊緣1-5 mm，在本實施例中，遮光板各邊緣超出待測雙面太陽電池的各邊緣2mm；
S2：使上探針與雙面太陽電池的正面電極接觸；
S3：使下探針通過低反射率的遮光板的通孔與雙面太陽電池的背面電極接觸；
S4：在標準測試條件下，測試雙面太陽電池的正面電學性能；所述標準測試條件為：溫度25℃、輻照強度1000W/cm2。
S5：翻轉雙面太陽電池使之背面向上，將低反射率的遮光板平行放置於太陽電池下方，遮光板與太陽電池平行且間距≤3mm；
S6：使上探針與雙面太陽電池的背面電極接觸；
S7：使下探針通過低反射率的遮光板的通孔與雙面太陽電池的正面電極接觸；
S8：在標準測試條件下，測試雙面太陽電池的背面電學性能。
所述標準測試條件為：溫度25℃、輻照強度1000W/cm2。
本發明的通過使用低反射率的遮光板，遮光板與太陽電池的表面較緊密的間距設置，可以有效防止測試機臺內部件和環境的反射、散射光到達雙面太陽電池的背面；採用低反射率的遮光板可以有效減少透射光重新發射回太陽電池，從而減少額外的光輻射對測試準確性的影響，獲得準確的測試結果。如表1所示。
表1. 標準測試條件下，有/無遮光板設置所測得的雙面電池正、背面電性能參數。